Basiskennis van vacuüm

Basiskennis van vacuüm

IKS PVD, pvd vervaardiging van vacuümcoatingapparatuur, neem nu contact met ons op voor meer informatie over de vacuümcoating.

.

Fysische dampdepositie (PVD) -technieken, zoals verdamping, sputteren en ionenafzetting, kunnen alleen onder vacuümomstandigheden worden gerealiseerd.

De voorbereiding van moderne dunne filmmaterialen, of het nu gaat om fysische dampafzettingstechnologie (PVD) of chemische dampafzettingstechnologie (CVD), omvat gasfaseopwekking, transport, reactie, condensatie, afzetting en andere processen onder vacuümomstandigheden. Daarom wordt de basiskennis van vacuüm die betrokken is bij de bereiding van dunne films kort in dit document geïntroduceerd.

Basiskennis van vacuüm

Door externe kracht te gebruiken om de gasmoleculen in een bepaalde gesloten ruimte te verwijderen, zodat de druk in de ruimte minder is dan één atmosferische druk, wordt de fysieke toestand van het gas in de ruimte vacuüm genoemd.

In 1643 onthulde Torricelli's beroemde atmosferische drukexperiment voor de eerste keer het bestaan van vacuüm, een lagedruk, dunne fysische toestand van het gas, en verkreeg de definitie van atmosferische druk (de druk gegenereerd door een 76 mm kwikkolom wordt gedefinieerd als 1 atm) en de basis voor vacuümmeting.

De mate van vacuüm wordt weergegeven door de druk van het gas en de initiële eenheid van vacuümgraad is mmHg (1 atm = 760 mmHg).

In 1958, ter nagedachtenis aan Torricelli, werden de eerste vier letters van zijn naam torr gebruikt om mmHg te vervangen als de eenheid van vacuümgraad (1 torr = 1 mmHg).

Het centimeter-gram-seconde (CGS) -systeem werd ook toegepast, met bar als de eenheid (1 bar = 1 x 105 Pa), en meer in het algemeen mbar (1 mbar = 100 Pa).

Op dit moment neemt met de voortgang van de standaardisatie geleidelijk het internationale systeem van eenheden (SI-systeem, namelijk MKS-systeem) toe, en neemt de vacuümgraad Pa als de eenheid (1 atm = 1.013 * 105 Pa).

Vergeet niet dat het vacuüm tussen haakjes meestal wordt omgezet in eenheden en dat mama zich geen zorgen hoeft te maken dat ik in de war raakt door de verschillende eenheden in de literatuur.

Vacuümverwerving

Als we bijvoorbeeld een drankje met een rietje drinken, is het principe dat we de lucht in het rietje wegzuigen en een vacuüm in het rietje creëren (de druk in het rietje is minder dan de externe atmosferische druk). Onder invloed van drukverschil drukken we de drank in het blikje door het rietje in onze mond.

Evenzo kan bij het voorbereiden van moderne dunne filmmaterialen het vereiste vacuüm ook worden "weggezogen" weg van de lucht die in de kamer wordt afgezet door een apparaat dat we een vacuümpomp noemen.

Volgens het werkingsprincipe van de vacuümpomp, kan deze in twee categorieën worden verdeeld: gastransportpomp (gas wordt constant geïnhaleerd en uit de vacuümpomp ontladen om het doel van de uitlaat te bereiken) en gasafvangpomp (met behulp van actieve kool en andere inspiratiematerialen en koud bronapparaat om weggezogen te worden door gasmoleculen in de pompruimte). Volgens het bedrijfsdrukbereik van de vacuümpomp, kan het worden verdeeld in de eerste fase van de pomp (hoge startdruk) en na de fase van de pomp (lage startdruk).

Het uiterlijk en de interne structuur van de mechanische pomp van de roterende vleugel worden weergegeven in figuur 1. Het is een soort gastransportpomp die rechtstreeks kan werken vanuit de atmosferische druk. Het is een veel gebruikte voortrappomp.

Afbeelding 1 afbeelding mechanische pomp en intern constructieschema

Het werkingsprincipe van de mechanische pomp is om de rotatie van de rotor van de mechanisch bewegende delen op het excentrische wiel te gebruiken om het doel van inspiratie-compressie-uitlaat te bereiken, zoals weergegeven in figuur 2 (de grijze stippen in de figuur vertegenwoordigen de lucht ).

Fig. 2 schematisch diagram van werkingsprincipe van mechanische pomp

Turbomolecular pomp is een soort pomp op grote hoogte gegenereerd door moderne vacuümtechnologie voor de vereisten van een olievrije en hoogvacuümomgeving. Het is een soort gastransportpomp. De oorspronkelijke werkdruk moet echter kleiner zijn dan 1Pa. Het uiterlijk en de interne structuur worden geïllustreerd in figuur 3.

Fig. 3 uiterlijk en interne structuur van turbine moleculaire pomp

In de moleculaire pomp van de turbine zijn meertrapsrotoren en stators met verschillende rotors en stators dooreengevlochten en de rotorbladsnelheid is tot 20000 ~ 60000k r / min. De gasmoleculen die van het bovenste blad worden getransporteerd, worden verder samengedrukt naar de onderste onder de werking van het onderste blad, dat wil zeggen dat kinetische energie continu wordt overgedragen aan de gasmoleculen door een botsing, en de gasmoleculen worden samengedrukt en stap voor stap verwijderd. stap na begiftigd te zijn met kinetische energie, zoals getoond in FIG. 4.

Fig. 4 werkingsprincipe van turbine moleculaire pomp

Het is vermeldenswaard dat, tijdens het voorbereiden van de film, de moleculaire pomp niet direct laat draaien, omdat in het geval van laag vacuüm (meer atmosferische moleculen) het moleculaire pompblad gemakkelijk te beschadigen is, gevonden door de baas bekritiseerde kleine, in het geval dat de moleculaire pomp zelfbeschadigd is, kan deze niet kosteneffectief zijn. Het is dus belangrijk om te onthouden om de mechanische pomp en andere voorstadiumpomp te openen, om een bepaalde mate van vacuüm te verkrijgen voordat de moleculaire pomp werkt.

Vacuümmeting

Om de vacuümgraad (luchtdruk) in de depositiekamer in real time te begrijpen, is een vacuümmeter (vacuümmeter) nodig bij de voorbereiding van de film.

Volgens het principe van vacuümgradiemeting, kan het worden onderverdeeld in absolute vacuümmeter (direct de drukwaarde in een bepaalde ruimte bepalen) en relatieve vacuümmeter (meet eerst andere fysische grootheden gerelateerd aan de druk, na conversie om de drukwaarde te verkrijgen ). Omdat vacuümmeter eenvoudig te meten is, wordt deze vaak gebruikt om de mate van vacuümafzetting van films te meten.

Zoals hierboven vermeld, heeft de vacuümpomp strikte eisen aan het vacuümwerkingsbereik, evenals verschillende vacuümgraden, waarbij verschillende vacuümmeters moeten worden gemeten.

Pirani vacuümmeter wordt vaak gebruikt voor het meten van laag vacuüm, wat een verbeterde vorm is van een thermokoppel vacuümmeter. Fig. 5 is een schematisch diagram van het werkingsprincipe. Er zijn twee sets filamenten in de buis. Wanneer de twee groepen gloeidraden worden bekrachtigd en verwarmd, is de snelheid van de warmtedissipatie op de gloeidraad ook anders als gevolg van het verschil in de dunheid van de omgevingslucht. Daarom zal de weerstand van de twee groepen filamenten anders zijn als gevolg van het verschil in temperatuur, en de stroom die door de gloeidraad vloeit zal ook dienovereenkomstig veranderen. Als gevolg van de gefixeerde luchtdruk aan het referentie-einde blijven de gloeidraadtemperatuur, weerstand en stroom op het referentiesegment ongewijzigd, zodat de vacuümgraad in de te meten holte door vergelijking kan worden verkregen.

Fig. 5 schematisch diagram van het werkingsprincipe van de pirani vacuümmeter

Het meetveld van hoogvacuüm neemt een ionisatievacuümmeter aan, die samen met pirani en andere laag-vacuümmeters moet worden gebruikt. De ionisatie-vacuümmeter is hoofdzakelijk samengesteld uit drie elektroden: kathode (filament), anode en ionencollector. Het werkingsprincipe wordt weergegeven in figuur 6. Elektronen die worden uitgestoten door de hete kathode versnellen naar het rooster, botsen met en ioniseren moleculen van het gas op hun pad. Wanneer elektronen heen en weer bewegen om te versnellen en te vertragen, zullen ze uiteindelijk vast komen te zitten door poolverwijdering. Tijdens het proces van elektronen heen en weer gaande oscillatie zullen gasmoleculen continu geïoniseerd worden en gasionen zullen naar ionenverzamelpolen vliegen om lusstroom te vormen. In het geval van vaste kathode-emissiestroom en vast-gassoort zal de ionenstroomintensiteit alleen afhangen van de druk van geïoniseerd gas en kan de vacuümgraad in de depositieruimte worden omgezet door de ionenstroomintensiteit.

Fig. 6 schematisch diagram van werkingsprincipe van ionisatie vacuümmeter

Door de introductie van dit artikel geloven we dat we het meest elementaire begrip hebben van de definitie van vacuüm, conversie van verschillende eenheden en de acquisitie en meting van vacuüm.